[發(fā)明專利]用于活塞裝置的發(fā)電機

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580071339.3
• 申請日: 2015-07-01
• 公開（公告）號: CN107110062A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設計）人: J·O·諾伊恩多夫;R·格拉德溫;P·蓋特維
• 申請（專利權(quán)）人: 費德羅-莫格爾有限責任公司
• 主分類號: F02F3/00
• 分類號: F02F3/00;H01L35/02;H01L35/32
• 代理公司: 北京市君合律師事務所11517
• 代理人: 吳龍瑛,閔森森

相關(guān)專利申請的交叉引用

本美國專利申請要求2014年10月30日提交的、序列號為62/072,520的美國臨時專利申請和2015年6月18日提交的、序列號為14/743,221的美國發(fā)明專利申請的優(yōu)先權(quán)，這些專利申請在此通過引用整體并入本文。

發(fā)明背景

1.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及用于在發(fā)動機測試期間監(jiān)控活塞狀態(tài)的系統(tǒng)，更具體地，涉及用于為監(jiān)控發(fā)動機中活塞狀態(tài)的裝置提供能量的系統(tǒng)。

2.相關(guān)技術(shù)

內(nèi)燃發(fā)動機制造商在把發(fā)動機投入市場之前，通常進行模擬發(fā)動機運行的測試。出于性能和持久性的目的，發(fā)動機的每個部件都進行評估。這樣的測試包括長時間運行發(fā)動機(例如幾個星期或幾個月)，并且在整個測試時間內(nèi)監(jiān)控發(fā)動機部件的性能。例如，應當監(jiān)控活塞以確認活塞和發(fā)動機在整個測試期間內(nèi)保持可接受的工作溫度。

然而，評估內(nèi)部發(fā)動機部件(諸如活塞)通常是非常困難的，原因在于這些部件不容易接近而且在極端環(huán)境中運行。為了適當?shù)卦u估這樣的部件，許多發(fā)動機制造商對于發(fā)動機缸體進行很大的改變，以便容納各種聯(lián)接和傳輸系統(tǒng)。這樣的修改方案不僅昂貴且費時，而且也是不期望的，原因在于被測試的發(fā)動機是高要求的并且制作成本高，特別是在很早期的開發(fā)階段期間。

某些發(fā)動機制造商使用的另一種方法是將諸如帶有無線發(fā)射器/接收器的數(shù)據(jù)采集組件的電子裝置附接到發(fā)動機部件。除了無線發(fā)射器以外，這樣的數(shù)據(jù)采集器組件通常包括電池、多個傳感器、至少一個處理器和緩沖存儲器，所述緩沖存儲器被配置成僅在數(shù)據(jù)經(jīng)由無線發(fā)射器發(fā)送到遠程計算機之前存儲數(shù)據(jù)。在發(fā)動機測試開始前不久，必須由人工啟動數(shù)據(jù)收集器組件。在發(fā)動機測試期間，來自電池的大量電力被無線發(fā)射器/接收器用于將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h端計算機。

在費德羅-莫格爾公司的、專利號為8,843,341的美國專利中公開了另一種用于監(jiān)控諸如活塞的發(fā)動機部件的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)收集器組件，用于在發(fā)動機測試期間收集和存儲與活塞的至少一個狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)收集器組件還包括用于在發(fā)動機測試期間檢測內(nèi)部發(fā)動機部件的狀態(tài)并生成與所檢測狀態(tài)對應的信號的傳感器，以及將該信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。數(shù)據(jù)收集器組件還包括用于存儲數(shù)據(jù)的存儲器和時鐘。數(shù)據(jù)收集器組件還包括與模數(shù)轉(zhuǎn)換器、存儲器和時鐘進行電通信的處理器。處理器被配置成處理數(shù)字信號并將與數(shù)字信號對應的數(shù)據(jù)存儲在存儲器上。至少一個電源(諸如電池)電連接到傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、存儲器、處理器和時鐘。在發(fā)動機測試期間，傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、存儲器、處理器和時鐘被配置成基本上是從電源獲取電能的僅有的裝置。與用于監(jiān)控發(fā)動機部件的其它已知數(shù)據(jù)收集器組件相比，該數(shù)據(jù)收集器組件是有優(yōu)勢的，原因在于其沒有耗電的無線發(fā)射器/接收器，由此允許采用較小的電源。除了提供包裝優(yōu)勢以外，當在極端環(huán)境下運行時(諸如在內(nèi)燃發(fā)動機內(nèi)發(fā)現(xiàn)的那些環(huán)境)，較小的電源(諸如電池)通常比較大的電源更可靠。

雖然在專利號為8,843,341的美國專利中公開的系統(tǒng)具有許多優(yōu)點，但是用于為數(shù)據(jù)收集器組件提供電力的電池的尺寸通常限制了發(fā)動機測試持續(xù)的時間。作為電池的替代物，無線電力傳輸系統(tǒng)可用于為數(shù)據(jù)收集器組件提供電力。然而，這種無線傳輸系統(tǒng)需要對發(fā)動機缸體做出重大且代價高昂的修改，這不是發(fā)動機制造商所期望的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個方面提供一種改進的活塞組件，用于在發(fā)動機中使用活塞的同時監(jiān)控活塞和/或內(nèi)燃發(fā)動機的至少一種運行狀態(tài)。活塞包括燃燒碗表面和活塞頂內(nèi)表面，燃燒碗表面暴露于來自發(fā)動機燃燒室的熱量之下，活塞頂內(nèi)表面朝向與燃燒碗表面相反以暴露于冷卻介質(zhì)之下。電子儀表單元耦接至活塞，用于監(jiān)控活塞和/或發(fā)動機的至少一個狀態(tài)。熱電模塊耦接至電子儀表單元和活塞頂內(nèi)表面，用于暴露于冷卻介質(zhì)和來自燃燒室的熱量之下。熱電模塊將冷卻介質(zhì)和來自燃燒室的熱量之間的溫差轉(zhuǎn)換成能量，并將該能量傳輸?shù)诫娮觾x表單元。

本發(fā)明的另一方面提供用于在發(fā)動機中使用活塞期間監(jiān)控活塞和/或內(nèi)燃發(fā)動機的至少一個狀態(tài)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括電子儀表單元，用于耦接至活塞并監(jiān)控活塞和/或發(fā)動機的至少一個狀態(tài)。熱電模塊耦接至電子儀表單元，以耦接至活塞并將冷卻流體和來自燃燒室的熱量之間的溫差轉(zhuǎn)換成能量，并將所述能量傳輸?shù)诫娮觾x表單元。